Unità 23 Il campo magnetico - Zanichelli

1 Unit 23. Il campo magnetico PREREQUISITI.. Componenti Un vettore v che forma un angolo con una retta, . di un vettore pu essere scomposto in due componenti. Come si calcola la componente vy? vy v In quale caso la componente vy massima? PARTE H. La componente vy pu essere nulla? . vx ONDE, LUCE ED ELETTROMAGNETISMO. Coppia di forze Due forze uguali e opposte, le cui rette di azione sono parallele, formano una coppia di forze. Che cos' il braccio della coppia? Come si calcola il momento di una coppia di forze? Rotazioni Un corpo sottoposto a una coppia di forze non equilibrate ruota. Nella figura le due forze sono H C. perpendicolari al piano della lastra. F. Come ruota la lastra?

2 Se la lastra rettangolare il momento vale F AD. oppure F AH? F. A D. Forza elettrica Una carica elettrica q, positiva o negativa, posta dentro un campo elettrico uniforme, sottoposta a una forza elettrica costante. Come si calcola l'intensit della forza? Quali sono la direzione e il verso della forza elettrica? Forza centripeta Una particella che si muove con velocit costante su una circonferenza, sottoposta a una forza centripeta. Da che cosa dipende l'intensit della forza centripeta? La forza centripeta compie un lavoro sulla particella? Copyright 2010 Zanichelli editore , Bologna [6476]. Questo file parte del corso G. Ruffo, Studiamo la materia, seconda edizione di Scienze della materia per moduli, Zanichelli 2010 pagina 1.

3 Unit 23 Il campo magnetico . Lezione 1. Fenomeni magnetici I magneti poli dello stesso nome si respingono Gi nel VI secolo erano note le propriet magnetiche di un minerale del ferro, la S. magnetite, capace di attirare piccoli pezzi di ferro. La parola magnetismo deriva N infatti dal nome di Magnesia, una citt dell'Asia Minore famosa, a quell'epoca, per N l'estrazione della magnetite. S. F. In seguito si osserv che esistono sostanze (come il ferro o l'acciaio) che possono F essere magnetizzate, cio sostanze che, messe a contatto con la magnetite, acquista- N no la capacit di attrarre il ferro, diventando esse stesse dei magneti. S. N In un magnete si distinguono sempre due poli, cio due zone in cui gli effetti S.

4 F magnetici sono pi intensi; per convenzione i due poli sono chiamati polo nord e F poli polo sud. Fra due poli si esercitano delle forze: poli dello stesso nome si respingono, poli di nome diverso di nome opposto si attraggono [ figura 1]. si attraggono Contrariamente alle cariche elettriche di segno opposto, i poli nord e sud di un Figura 1 magnete non possono essere separati; se si spezza un magnete in due parti, si otten- Interazione fra due magneti. gono due nuovi magneti, dotati ciascuno di un polo nord e un polo sud. campo magnetico creato da magneti PARTE H. I magneti modificano lo spazio circostante, perch creano un campo magnetico , che possiamo visualizzare utilizzando, per esempio, della limatura di ferro [ figura 2a].

5 ONDE, LUCE ED ELETTROMAGNETISMO. Un campo l'insieme dei valori che una grandezza assume in una regione dello spazio. Il campo vettoriale, se a ogni punto della regione associato un vettore che rappresenta la direzione, il verso e l'intensit del campo in quel punto.. Il campo magnetico , che d'ora in poi indicheremo con il vettore B , un campo vettoriale. Esso risulta definito in un punto quando se ne conoscono l'intensit , la direzione e il verso. Per individuare la direzione e il verso, collochiamo in un punto del campo un ago magnetico , come quello della bussola. Osserviamo che l'ago magnetico ruota finch si . dispone in una posizione di equilibrio stabile. La direzione del vettore B in quel punto coincide con la direzione dell'asse dell'ago.

6 Per convenzione, si assume che il verso del campo quello che va dal polo sud al polo nord dell'ago magnetico [ figura 2b].. In seguito, calcoleremo l'intensit di B sfruttando la propriet del campo di eser- citare forze sui conduttori percorsi da corrente. Figura 2. C. GARDINI, 1999. Linee del campo magnetico . N S. ago magnetico a Un magnete genera nello spazio un b Un ago magnetico , posto in un campo campo magnetico ; le linee del campo magnetico , permette di individuarne possono essere visualizzate mediante la direzione e il verso: la direzione la limatura di ferro. del campo quella dell'asse dell'ago, il verso indicato dal polo nord dell'ago. Copyright 2010 Zanichelli editore , Bologna [6476].

7 Questo file parte del corso G. Ruffo, Studiamo la materia, seconda edizione di Scienze della materia per moduli, Zanichelli 2010 pagina 2. N. S Le linee del campo magnetico Il campo magnetico si rappresenta mediante linee magnetiche, ognuna delle quali gode della seguente propriet : la retta tangente a una linea magnetica in un punto d la dire- . zione del vettore B in quel punto. La densit delle linee proporzionale all'intensit del campo . Dove le linee sono pi fitte, il campo pi intenso (convenzione di Faraday).. Il campo magnetico uniforme in una certa regione dello spazio, se il vettore B. ha la stessa intensit , la stessa direzione e lo stesso verso in ogni punto della regione.

8 Se il campo uniforme, le linee magnetiche sono parallele ed equidistanti, cio . Figura 3 sono distribuite con densit costante. Un magnete rettilineo, Si pu ottenere un campo magnetico uniforme in due modi diversi: piegando un piegato in modo che i due magnete rettilineo, finch i due poli sono vicini e paralleli [ figura 3], oppure, come poli siano di fronte, crea un vedremo in seguito, facendo passare una corrente continua in un solenoide. campo magnetico uniforme;. le linee del campo vanno dal In seguito faremo riferimento a campi magnetici uniformi. polo nord al polo sud, sono parallele ed equidistanti. campo magnetico creato da una corrente Un campo magnetico pu essere creato anche da una corrente elettrica, come veri- fic il danese Hans Christian Oersted (1777-1851).

9 Oersted fece un'esperienza di questo genere: mise un aghetto magnetico sotto un filo rettilineo di materiale con- duttore, come nella figura 4. Poi fece passare corrente elettrica nel filo e osserv che l'ago ruotava e si disponeva perpendicolarmente al filo. Perci concluse che: PARTE H. Intorno a un filo percorso da corrente elettrica presente un campo magnetico . Figura 4. ONDE, LUCE ED ELETTROMAGNETISMO. Esperienza di Oersted. i S. S N. N. a Un magnete posto sotto un filo b La corrente che passa nel filo crea un metallico, collegato ai poli di una pila. campo magnetico che fa ruotare l'ago. Se il conduttore rettilineo, le linee del campo sono circonferenze concentriche al filo [ figura 5a], che giacciono su piani perpendicolari al filo stesso.

10 La direzione del campo magnetico tangente a ogni linea, il verso si trova con la regola della mano destra: disponendo il pollice nel verso della corrente, le dita della mano si chiudono indicando il verso del campo [ figura 5b]. Figura 5. campo magnetico di un filo i i rettilineo. a Le linee del campo sono circonferenze b Regola della mano destra: quando il concentriche, disposte su piani pollice rivolto nel verso della corrente, perpendicolari al filo. le dita piegate indicano il verso del campo . Copyright 2010 Zanichelli editore , Bologna [6476]. Questo file parte del corso G. Ruffo, Studiamo la materia, seconda edizione di Scienze della materia per moduli, Zanichelli 2010 pagina 3.